Dokładniej rzecz ujmując, chodziło o sposoby oddziaływania światła z materią. Na czele zespołu badawczego stanęli przedstawiciele Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, którzy o szczegółach swoich dokonań piszą na łamach ACS Nano. Jak podkreślają, dokonane postępy mogą zaowocować praktycznymi korzyściami w kilku różnych dziedzinach, takich jak fotowoltaika, lasery półprzewodnikowe czy diody elektroluminescencyjne.
Czytaj też: Entropia splątania kwantowego naprawdę istnieje! Nasz rodak autorem przełomowych badań
Kluczowym wnioskiem płynącym z tych badań było udowodnienie, że fotony mogą uzyskać znaczny pęd, gdy są ograniczone do nanometrowych przestrzeni w krzemie. Budzi to podobieństwo do sytuacji występujących w przypadku elektronów poruszających się wewnątrz ciał stałych.
W tym przypadku mowa natomiast o krzemie, który jest łatwo dostępny na Ziemi i między innymi z tego względu jest powszechnie wykorzystywany w produkcji elektroniki. Niestety, w odniesieniu do tzw. optoelektroniki jego zastosowanie jest w zasadzie nieistniejące, a to ze względu na niekorzystne właściwości optyczne.
Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Rosji prowadzili eksperymenty, których celem było wykazanie właściwości, jakie ma światło
Od około stu lat wiadomo, że fotony gamma mają pęd wystarczający do silnego oddziaływania ze swobodnymi bądź związanymi elektronami. Doprowadziło to do udowodnienia, że światło ma nie tylko właściwości falowe, ale i cząsteczkowe. Z kolei autorzy ostatnich eksperymentów dowiedli, że pęd światła widzialnego ograniczony do nanoskalowych kryształów krzemu generują bardzo podobną interakcję optyczną w półprzewodnikach.
Co ciekawe, do eksperymentu sprzed stu lat podszedł ponownie w 1928 roku inny naukowiec, C. V. Raman. Próbując dokonać tej samej sztuki ze światłem widzialnym poniósł klęskę, ale przy okazji odkrył tzw. efekt Ramana będący nieelastycznym rozpraszaniem fotonów przez substancje. Nowe dokonania naukowców po części korzystają z tych sukcesów, ponieważ odnoszą się do formy elektronowego rozpraszania Ramana.
Czytaj też: Każdy może być Spider-Manem. Ten materiał pozwoli chodzić po ścianach!
W czasie prowadzonych działań autorzy stworzyli próbki szkła krzemowego bardzo różniące się od siebie pod względem przezroczystości. Ta rozciągała się od amorficznej po krystaliczną, a fragment o grubości 300 nanometrów został “ostrzelany” wiązką lasera o fali ciągłej. Tam, gdzie temperatura nie przekraczała 500 stopni Celsjusza, doszło do powstania jednorodnego usieciowanego szkła.
Kiedy jednak wspomniana granica została przekroczona, tworzyło się heterogeniczne szkło półprzewodnikowe. Naukowcy mieli zaś możliwość obserwowania, jak właściwości elektroniczne, optyczne i termiczne zmieniają się w skali nanometrów. W dalszej perspektywie prowadzone badania powinny doprowadzić do rozszerzenia znanych do tej pory spektroskopii optycznych poza ich typowe zastosowania w analizie chemicznej.
